SIEMENS S7 PLC通訊(1)

1、SIEMENS S7 PLC通信主講：王 兵E_Mail:通信方式 并行通信與串行通信 并行通信是以字（16位）或字節(jié)（8位）為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式。 串行通信是以二進制的位（Bit 即1位） 為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式。 在控制中一般采用串行通信方式。 單工與雙工通信單工通信：只能沿單一方向傳送數(shù)據(jù)。雙工通信：可以沿兩個方向傳送數(shù)據(jù)。雙工方式又可以分為全雙工和半雙工方式。 傳輸速率（波特率）30038400 Bit /S串行通信接口 RS-232C廣泛地用于計算機與終端或外設之間的近距離通信。RS-232C采用共地傳送方式，容易引起共模干擾。 RS-422全雙工操作，兩對平衡差分信號線分別用于發(fā)送和

2、接收。最大傳輸速率10M Bit /S。最大距離1200M。一臺驅(qū)動器可以連接10臺接收器。廣泛地用于計算機與終端或外設之間的遠距離通信。 RS-485RS-485是RS-422的變形。 RS-485的邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（26）V表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（26）V表示。半雙工四線操作，一對平衡差分信號線不能同時發(fā)送和接收。使用RS-485接口和雙絞線可以組成串行通信網(wǎng)絡，構(gòu)成分布式系統(tǒng)。系統(tǒng)中可以有32個站。新的接口器件已允許連接多達128個站。開放系統(tǒng)互連模型國際化標準組織ISO提出的開放系統(tǒng)互連模型OSI。作為通信網(wǎng)絡國際標準化的參考模型。它詳細描述了軟件功能的7個

3、層次。一類為面向用戶的第57層，另一類為面向網(wǎng)絡的第14層。應用層應用層作為OSI的最高層，定義用戶及應用程序接口與協(xié)議對網(wǎng)絡訪問的切入點，為用戶的應用服務提供信息交換，為應用接口提供操作標準。表示層表示層提供多種編碼用于應用層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化服務例如數(shù)據(jù)的加密/解密，信息的壓縮/解壓和數(shù)據(jù)兼容。把應用層提供的信息變成能夠共同理解的形式。會話層負責建立、管理和終止表示層的實體間通信會話，處理不同設備應用程序間的服務請求和響應。注意：不是所有的通信協(xié)議都需要OSI參考模型中的全部7層。例如有的現(xiàn)場總線通信協(xié)議只采用了7層協(xié)議中的第1，第2和第7層。傳送層建立會話連接。分配服務訪問點（SAP-Servi

4、ce Access Point，服務器訪問點）。允許數(shù)據(jù)進行可靠（TCP-Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）或不可靠（UDP-User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）的傳輸。網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層的功能是報文包的分段 報文包的阻塞處理和通信子網(wǎng)絡的選擇。定義設備間通過邏輯地址（IP-Internal Protocol , 因特網(wǎng)協(xié)議）傳輸數(shù)據(jù)，連接位于不同廣播域的設備，常用來組織路由。數(shù)據(jù)鏈路層確定傳輸站點物理地址以及將消息傳送到協(xié)議棧，提供順序控制和數(shù)據(jù)流控制。 物理層為用戶提供建立 保持和斷開物理連接的功能。定義了傳輸介質(zhì)、連接器和發(fā)生器

5、的類型。規(guī)定了物理連接的電氣、機械功能特性如電壓、傳輸速率、傳輸距離等特性。（如RS-232C RS-422 RS-485）。星形拓撲：每個節(jié)點都通過點-點連接到中央節(jié)點，任意兩站之間通信都要通過中央節(jié)點進行，所有通信均由中央節(jié)點控制，屬于集中式通信控制。其缺點是對中央節(jié)點依賴性過強。星形拓撲主要適用于低數(shù)據(jù)率設備。 幾種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 總線拓撲：在總線拓撲中，傳輸介質(zhì)是一條總線，所有節(jié)點都連接到總線上。利用中繼器可延長總線的長度。一個站發(fā)送數(shù)據(jù)，所有其他站都能接收，因此所有節(jié)點共享一條傳輸鏈路。PLC網(wǎng)絡較多采用總線結(jié)構(gòu)形式。樹形拓撲：樹形拓撲是總線拓撲的擴展形式。它適應性強，非常適合于分主次、分

6、等級的層次型管理系統(tǒng)。 環(huán)形拓撲：環(huán)形拓撲指網(wǎng)絡中的中繼器進行點-點鏈路連接，構(gòu)成一個封閉的環(huán)路，該鏈路是單向的，數(shù)據(jù)沿一個方向(順時針或逆時針)在網(wǎng)上環(huán)行。其特點是：網(wǎng)絡設備只是簡單的中繼器，工作站提供復雜拆包和存取控制功能。與其他網(wǎng)絡拓撲相比，環(huán)形拓撲能提供更大的吞吐量，可適用于工業(yè)環(huán)境。通信連接 通信連接是通信雙方為了執(zhí)行通信服務而進行的邏輯資源的分配。通信連接直接與通信服務相連，例如通信的地址、SAP (Service Access Point)等。連接可以是直接建立也可以是在運行是建立。連接的類型1：需要組態(tài)的連接2：不需要組態(tài)的連接需要組態(tài)的連接：在通信之前使用配置軟件如：STEP

7、 7中的Netpro, ProTool等進行組態(tài)的的連接。在CPU或CP啟動的時候建立連接并永久保持，稱為靜態(tài)連接。優(yōu)點：在操作中不可能中斷連接，保證通信的快速性。缺點：在沒有連接資源時不可以在和其他的設備通信。建立的通信建立的通信連接連接不需要組態(tài)的連接：通過用戶觸發(fā)建立的通信連接，通信的地址在通信塊中指定。稱為動態(tài)連接。優(yōu)點：在考慮同時使用最大連接數(shù)量以外，可以分批次建立更多的連接。缺點：在連接更多設備時，需要考慮通信的性能。通信方地址通信方地址通信連接連接的類型連接的類型通信服務通信服務需要組態(tài)的連接需要組態(tài)的連接GD communicationS7 communicationISO c

8、ommunicationISO on TCP communicationTCP/IP communicationFDL communicationIT communication:FTP, SMTP, HTTPPROFInetOP communicationPROFIBUS DPUDP communication不需要組態(tài)的連接不需要組態(tài)的連接PG communicationS7 basic communicationComm. Conf. StandardsSIMATIC 通信服務ProfibusEthernetFMSDPMAP 3.0Open Communic.MPIS7 基本通信全局數(shù)據(jù)

9、S7 擴展通信SIMATIC S7通信ISO 傳輸TCP/ISO-on-TCPFDLPG 和 HMI 功能UDP全局數(shù)據(jù)GD（網(wǎng)絡中的全局數(shù)據(jù)）用于少量的數(shù)據(jù)交換（在 S7-400中附加事件驅(qū)動）。S7 通信在 SIMATIC S7 連接中，這些通信工具都面向 S7 PLC、PG/PC 和 OP/TD 通信進行了最優(yōu)化。 PG 功能；無需組態(tài)連接便可連接一個 PG。HMI 功能；無需組態(tài)連接便可連接一個 OP。 基本的通信由包含在 CPU 的操作系統(tǒng)中的 SFC 執(zhí)行。（SFC 通信的運行無需組態(tài)連接）。借助于 SFB ，可由已組態(tài)的連接實現(xiàn)擴展的通信。（S7-400可作為 客戶機/服務器；S

10、7-300只作為服務器）。FDL（SDA） 用于在 SIMATIC S7 和 S5 之間安全地傳輸中等數(shù)量的數(shù)據(jù)。對應于 Profibus 第 2 層的 Fieldbus Data Link（FDL）。ISO-傳輸、TCP, ISO-on-TCP 、 UDP 用于工業(yè)以太網(wǎng)上從 SIMATIC S7 向 PC 或者非西門子系統(tǒng)安全地傳輸中等數(shù)量 和大量的數(shù)據(jù)。使用功能 AG-SEND/RECV 或 AG-LSEND/LRECV 可在 CPU 上實現(xiàn) FDL、ISO、TCP、ISO-on-TCP 和 UDP 應用。 FMS Fieldbus Message Specification（FMS）使

11、得智能伙伴之間面向?qū)ο蟮耐ㄐ乓约艾F(xiàn)場設備之間的通信成為可能。有關 FMS（變量、域服務等）支持的應用請參照EN 50170 Vol. 2 。MAP該協(xié)議最初由美國汽車公司通用汽車開發(fā)，用于 PLC 系統(tǒng)之間面向?qū)ο蟮耐ㄐ牛∕AP= Manufacturer Automation Protocol）。DP DP（分布式 I/O）協(xié)議最適合于對時間要求嚴格的、面向數(shù)據(jù)的、從智能控制單元（DP 主站）到現(xiàn)場設備（EN 50170 Vol. 3）的通信。程序控制使用MPI, K-Bus,Profibus 或 工業(yè)以太網(wǎng)程序控制使用MPI 或K-Bus面向 S7-300/400 的 S7 通信服務全局數(shù)據(jù)基本通信無需組態(tài)連接擴展通信使用組態(tài)連接CPU的 操作系統(tǒng)CPU的 操作系統(tǒng) 循環(huán)或/和程序控制使用 MPI 或者 K-Bus總線SFCSFCSFBSFBPG 和 HMI 功能CPU的 操作系統(tǒng)由操作系統(tǒng)控制使用 MPI, K-Bus, Profibus 和工業(yè)以太網(wǎng)PG 720SIMATIC 中的網(wǎng)絡-SINUMERIK, RCM-TI 505-Other PLC